第一篇：什么是電子穩(wěn)定性控制？（本站推薦）

記者在參觀2007年北美國際車展時看到，汽車安全系統(tǒng)功能的不斷升級和提高，是各大汽車廠商孜孜追求的目標。僅從制動系統(tǒng)的主動安全技術發(fā)展看，繼ABS（防抱死制動系統(tǒng)）成為轎車標配外，EPB（電子駐車制動）、ESC（電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)）也已大規(guī)模在整車上采用；特別是ESC，美國聯(lián)邦安全署將在今年宣布為北美新車必配裝置。

目前，能為全球新車匹配電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的兩大零部件廠家一是博世，二是TRW，不過前者稱此系統(tǒng)為ESP，后者按美國聯(lián)邦安全署說法稱之為ESC。那么，裝上了ESC系統(tǒng)的汽車有何神奇的安全功效？

1月10日，記者應邀來到TRW汽車集團北美冬季試車場，在各種平道和坡道的冰雪路面上試駕了安裝有TRW生產的ESC系統(tǒng)的四款車型，親身領略了該系統(tǒng)自動對車身不穩(wěn)定性進行矯正的超安全保護。

電子穩(wěn)定性控制（ElectronicStabilityControl，簡稱ESC），是一種輔助駕駛者控制車輛的主動安全技術，它能自動對車身的不穩(wěn)定性進行矯正，有助于防止事故的發(fā)生。ESC應用高級的傳感技術來判斷駕駛者行駛方向的意圖，在車輛開始偏離道路時，系統(tǒng)啟動干預措施，對一個或多個車輪實施制動力，減少發(fā)動機氣門的干預，將車輛引導回正確路線。根據(jù)2004年秋公布的美國國家高速公路安全管理署和高速公路安全保險研究所的研究報告顯示，ESC裝置在美國每年能挽救7000人的生命，并避免56%的單輛汽車翻覆事故。研究表明，ESC技術對防止事故或減低事故嚴重程度有明顯的輔助功效。正因如此，ESC是所有2006年版的奧迪、日產Infiniti、梅塞德斯、保時捷、克萊斯勒2006年版所有SUV車型的標配；卡迪拉克、捷豹、路虎、雷克薩斯、豐田、大眾、沃爾沃都把ESC作為其所有車型的備選裝置；ESC將成為2006年后所有本田車型的標配，通用汽車已宣布從2010年開始把ESC作為標配。

作為ESC技術的主要研發(fā)和生產企業(yè)，TRW的ESC系統(tǒng)在ABS系統(tǒng)的基礎上，實現(xiàn)了牽引力控制和偏轉力矩穩(wěn)定功能的一體化。該系統(tǒng)能監(jiān)控兩方面的信息，一是車輛的輪速、慣量、橫擺加速度；二是通過駕駛者輸入的轉向、發(fā)動機氣門干預和主缸壓力，然后有選擇地對一個或多個輪胎實施制動力來幫助減小駕駛者失控的危險。TRW為2006年全球暢銷的40種乘用車型配置了ESC，其最新一代ESC產品———EBC450（轎車用）和455（輕型卡車和SUV用）適用于多種機動車類型。TRW汽車集團電子制動系統(tǒng)的總工程師托馬斯向記者介紹說，TRW標準型號的ESC系統(tǒng)由慣量（偏轉力矩）傳感器、轉角傳感器、輪速傳感器和電子液壓控制單元（E鄄HCU）組成，控制單元安裝在發(fā)動機旁邊，通過各種傳感器接受信息，自動對信息進行處理，通過傳感器對車輪產生制動作用，并通過方向盤進行車輛行駛方向、力度控制。

第二篇：電力電子運動控制

電力電子運動控制對應的崗位

·仿真應用工程師

·電氣/電控工程師（步進電機控制網(wǎng)絡）

機械工程師

·自動控制工程師/技術員（運動控制）

交直流調速運動控制的應用場合

運動控制是近些年的熱門，精密定位、恒速控制、恒力矩控制等在各種裝備中的應用越來越廣泛，這對于控制器的要求也越來越高。

對于運動控制，大家比較常用的包括步進電機、伺服電機，除此之外伺服閥、數(shù)字液壓等都屬于同一類的控制方式。在這些運控系統(tǒng)中，我們又根據(jù)控制對象的不同分為位置控制、速度控制、力矩控制三大類。其中步進電機只能應用于位置控制，而伺服則可以應用于這三類中的任一種控制方式。

在運動控制系統(tǒng)中我們一般可以使用專用的運動控制器或者PLC來實現(xiàn)運動控制功能，一般來說專用的運動控制器如數(shù)控系統(tǒng)等會更為專業(yè)功能更強，對于插補、G指令的支持會更好。

比方說高檔的數(shù)控系統(tǒng)可能會支持以下的功能：用戶用CAD畫完圖后轉換成G代碼下載給控制器，控制器就可以執(zhí)行對應的G代碼完成整個控制過程。

而PLC相對而言是一個更為通用的控制平臺，一般通過功能塊來實現(xiàn)運動控制功能，V80增強系列（/S）對于兩軸的位置控制有很強的支撐，可以滿足絕大多數(shù)運動控制要求的環(huán)境，V80的速度控制和力矩控制一般使用E6MAD擴展模塊來實現(xiàn)，在這里我們提到的運動控制是CPU模塊本身的位置控制功能。

位置控制基礎

在裝備控制中有相當多的場合需要用到位置定位控制，如各種機床、收卷排線、紙張電纜管材的定長裁剪、包裝、印刷等。位置控制的實現(xiàn)，通常是通過步進電機和伺服電機來達到的，下面我們統(tǒng)一以步進電機來描述。

步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。

PLC正是利用步進電機的這種特性來實現(xiàn)位置控制功能的，PLC與步進電機之間的接口為脈沖接口，我們稱之為PTO。

液壓挖掘機工作裝置的運動控制

近幾年來，國內挖掘機擁有量逐漸增大，以年均50%以上的速度快速增長，2005年我國的挖掘機產量突破4萬臺，預計今后5-10年，我國將成為世界上最大的挖掘機市場和產地。但在挖掘機施工過程中，存在的問題也是不容忽視的：（1）操作挖掘機作業(yè)的勞動強度大；（2）工作環(huán)境惡劣，有些環(huán)境甚至人類不便直接進入；（3）操作者必須進行長時間的培訓才能完成高質量的作業(yè)。因此提高挖掘機的機電一體化程度，進而實現(xiàn)挖掘機的自動控制，無疑是解決上述問題最理想的方案。值得慶幸的是，相關科學和技術的發(fā)展為挖掘機的機電一體化乃至自動化展現(xiàn)了廣闊的前景。近10年來，高新技術不斷引入，特別是現(xiàn)代電子技術、計算機技術、自動控制技術和傳感器技術的快速發(fā)展，使挖掘機在控制效果、作業(yè)精度、人機工程等方面具備了非常大的提高空間；實現(xiàn)挖掘機局部操作控制的自動化甚至整機的完全自動化、智能化已成為可能，同時實現(xiàn)挖掘機的自動化也是進一步提高挖掘機作業(yè)能力和效率的需要。因此，國內外的挖掘機制造商及有關科研院所競相投入大量資金、人力和物力，進行挖掘機高新技術的研究和開發(fā)，尤其是在挖掘機工作裝置的運動運動控制上，該項研究作為挖掘機自動化控制的基礎性研究，已逐漸成為各國研究的焦點之一。同時，液壓挖掘機工作裝置系統(tǒng)屬于一種典型的工程機械復雜機電液系統(tǒng)，其機械結構參數(shù)的多變性，液壓系統(tǒng)的高度非線性，以及整個系統(tǒng)存在大量不確定量（不確定參數(shù)及不確定的非線性模型），都使得液壓挖掘機工作裝置的運動控制成為一項比較困難的工作。

變頻調速技術的節(jié)能原理與負載關系

據(jù)統(tǒng)計，全國每年的發(fā)電量有一半消耗在電機上，其中絕大部份的電機為結構簡單、方便實用、維修量很少的鼠籠式電機，例啤酒廠各種泵的電機、制冷壓縮機電機、罐裝線上傳送帶電機等，由于技術上的原因，在二十世紀八十年代前對較大功率的鼠籠式電機（幾個KW以上）進行調速控制一直是人們夢想的事，在需要進行調速變換的場合往往采用直流電機或繞線式異步電機，對環(huán)境要求較高，并不適用于啤酒廠這種潮濕場所。最近二十年來，隨著電力電子器件的發(fā)展與自動控制理論的進步，采用變頻調速技術的通用型變頻調速裝置（VVVF）價格大幅下降，在大部分的工廠用變頻調速裝置對鼠籠式電機進行調速控制已成為現(xiàn)實。運動控制器已經(jīng)從以單片機或微處理器作為核心的運動控制器和以專用芯片(ASIC)作為核心處理器的運動控制器，發(fā)展到了基于PC總線的以DSP和FPGA作為核心處理器的開放式運動控制器。運動控制技術也由面向傳統(tǒng)的數(shù)控加工行業(yè)專用運動控制技術而發(fā)展為具有開放結構、能結合具體應用要求而快速重組的先進運動控制技術。基于網(wǎng)絡的開放式結構和嵌入式結構的通用運動控制器逐步成為自動化控制領域里的主導產品之一。高速、高精度始終是運動控制技術追求的目標。充分利用DSP的計算能力，進行復雜的運動規(guī)劃、高速實時多軸插補、誤差補償和更復雜的運動學、動力學計算，使得運動控制精度更高、速度更快、運動更加平穩(wěn)；充分利用DSP和FPGA技術，使系統(tǒng)的結構更加開放，根據(jù)用戶的應用要求進行客制化的重組，設計出個性化的運動控制器將成為市場應用的兩大方向。

通用運動控制技術的發(fā)展現(xiàn)狀

運動控制起源于早期的伺服控制(Servomechanism)。簡單地說，運動控制就是對機械運動部件的位置、速度等進行實時的控制管理，使其按照預期的運動軌跡和規(guī)定的運動參數(shù)進行運動。早期的運動控制技術主要是伴隨著數(shù)控(CNC)技術、機器人技術(Robotics)和工廠自動化技術的發(fā)展而發(fā)展的。早期的運動控制器實際上是可以獨立運行的專用的控制器，往往無需另外的處理器和操作系統(tǒng)支持，可以獨立完成運動控制功能、工藝技術要求的其他功能和人機交互功能。這類控制器可以成為獨立運行(Stand-alone)的運動控制器。這類控制器主要針對專門的數(shù)控機械和其他自動化設備而設計，往往已根據(jù)應用行業(yè)的工藝要求設計了相關的功能，用戶只需要按照其協(xié)議要求編寫應用加工代碼文件，利用RS232或者DNC 方式傳輸?shù)娇刂破?，控制器即可完成相關的動作。這類控制器往往不能離開其特定的工藝要求而跨行業(yè)應用，控制器的開放性僅僅依賴于控制器的加工代碼協(xié)議，用戶不能根據(jù)應用要求而重組自己的運動控制系統(tǒng)。通用運動控制器的發(fā)展成為市場的必然需求。

點位運動控制

這種運動控制的特點是僅對終點位置有要求，與運動的中間過程即運動軌跡無關。相應的運動控制器要求具有快速的定位速度，在運動的加速段和減速段，采用不同的加減速控制策略。在加速運動時，為了使系統(tǒng)能夠快速加速到設定速度，往往提高系統(tǒng)增益和加大加速度，在減速的末段采用S 曲線減速的控制策略。為了防止系統(tǒng)到位后震動，規(guī)劃到位后，又會適當減小系統(tǒng)的增益。所以，點位運動控制器往往具有在線可變控制參數(shù)和可變加減速曲線的能力。

·連續(xù)軌跡運動控制

又稱為輪廓控制，主要應用在傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)、切割系統(tǒng)的運動輪廓控制。相應的運動控制器要解決的問題是如何使系統(tǒng)在高速運動的情況下，既要保證系統(tǒng)加工的輪廓精度，還要保證刀具沿輪廓運動時的切向速度的恒定。對小線段加工時，有多段程序預處理功能。

·同步運動控制

是指多個軸之間的運動協(xié)調控制，可以是多個軸在運動全程中進行同步，也可以是在運動過程中的局部有速度同步，主要應用在需要有電子齒輪箱和電子凸輪功能的系統(tǒng)控制中。工業(yè)上有印染、印刷、造紙、軋鋼、同步剪切等行業(yè)。相應的運動控制器的控制算法常采用自適應前饋控制，通過自動調節(jié)控制量的幅值和相位，來保證在輸入端加一個與干擾幅值相等、相位相反的控制作用，以抑制周期干擾，保證系統(tǒng)的同步控制。

固高科技公司從開發(fā)應用的角度把其產品相應地分成三類，它們是點位運動控制器，連續(xù)軌跡運動控制器和同步運動控制器。從目前國內市場的應用情況反饋來看，按照不同的運動特點和行業(yè)應用進行產品開發(fā)和市場推廣，具有一定的優(yōu)勢。

固高科技公司的通用運動控制器產品采用以DSP為核心，結合FPGA現(xiàn)場邏輯可編程器件的靈活性完成運動控制的硬件架構。運動控制過程中，由DSP實現(xiàn)運動規(guī)劃，多軸插補、伺服控制濾波等數(shù)據(jù)運算和實時控制管理。FPGA邏輯可編程器件和其他相關器件組成伺服控制和位置反饋硬件接口。為了滿足市場需求，使運動控制器具有真正面向對象的開放式控制結構和系統(tǒng)重構能力，固高科技公司的GT系列產品考慮了用戶可以將自己設計的控制算法加載到運動控制器的內存中，而無需改變控制系統(tǒng)的結構設計就可以重新構造一個特殊用途的運動控制器。

通用控制器

實際上是形成運動的速度和位置的基準量。合適的基準量不但可以改善軌跡的精度，而且其影響作用還可以降低對傳動系統(tǒng)以及機械傳遞元件的要求。通用運動控制器通常都提供基于對沖擊(Jerk)、加速度和速度等這些可影響動態(tài)軌跡精度的量值加以限制的運動規(guī)劃方法，用戶可以直接調用相應的函數(shù)。對于加速度進行限制的運動規(guī)劃產生梯形速度曲線；對于沖擊進行限制的運動規(guī)劃產生S 形速度曲線。一般說來，對于數(shù)控機床而言，采用加速度和速度基準量限制的運動規(guī)劃方法，就足已獲得一種優(yōu)良的動態(tài)特性。對于高加速度、小行程運動的快速定位系統(tǒng)如PCB鉆床、SMT 機，其定位時間和超調量都有嚴格的要求，往往需要高階導數(shù)連續(xù)的運動規(guī)劃方法。

·多軸插補、連續(xù)插補功能

通用運動控制器提供的多軸插補功能在數(shù)控機械行業(yè)獲得了廣泛的應用。近年來，由于雕刻機市場，特別是模具雕刻機市場的快速發(fā)展，推動了運動控制器的連續(xù)插補功能的發(fā)展。在模具雕刻中存在大量的短小線段加工，要求段間加工速度波動盡可能小，速度的變化的拐點要平滑過渡，這樣要求運動控制器由速度前瞻(Look ahead)和連續(xù)插補的功能。固高科技公司推出了專門應用于小線段加工工藝的連續(xù)插補型運動控制器，該控制器在模具雕刻、激光雕刻、平面切割等領域獲得了良好的應用。

·電子齒輪與電子凸輪功能

不但可以大大地簡化機械設計，而且可以實現(xiàn)許多機械齒輪與凸輪難以實現(xiàn)的功能。電子齒輪可以實現(xiàn)多個運動軸按設定的齒輪比同步運動，這使得運動控制器在定長剪切(fixed-length cutting)和無軸傳動的套色印刷方面有很好的應用。另外，電子齒輪功能還可以實現(xiàn)一個運動軸以設定的齒輪比跟隨一個函數(shù)，而這個函數(shù)由其他的幾個運動軸的運動決定； 一個軸也可以以設定的比例跟隨其他兩個軸的合成速度。如工業(yè)縫紉機和絎縫機的應用中，Z軸(縫線軸)可以跟隨XY 軸(移動軸)的合成速度，從而使縫針腳距均勻。電子凸輪功能可以通過編程改變凸輪形狀，無需修磨機械凸輪，極大地簡化了加工工藝。這個功能使運動控制器在機械凸輪的淬火加工、異型玻璃切割和全電機驅動彈簧機等領域有良好的應用。

·比較輸出功能

是指在運動過程中，位置到達設定的坐標點時，運動控制器輸出一個或多個開關量，而運動過程不受影響。如在AOI的飛行檢測(Flying inspection)中，運動控制器的比較輸出功能使系統(tǒng)運行到設定的位置即啟動CCD快速攝像，而運動并不受影響，這樣極大地提高了效率，改善了圖像質量。另外，在激光雕刻應用中，固高科技公司的通用運動控制器的這項功能也獲得了很好的應用。

·探針信號鎖存功能

可以鎖存探針信號產生的時刻，各運動軸的位置，其精度只與硬件電路相關，不受軟件和系統(tǒng)運動慣性的影響，在CMM測量行業(yè)有良好的應用。

另外，越來越多的OEM廠商希望將他們自己豐富的行業(yè)應用經(jīng)驗集成到運動控制中去，針對不同的應用場合和控制對象，個性化設計運動控制器的功能。固高科技公司已經(jīng)開發(fā)了通用運動控制器應用開發(fā)平臺，使通用運動控制器具有真正面向對象的開放式控制結構和系統(tǒng)重構能力，用戶可以將自己設計的控制算法加載到運動控制器的內存中，而無需改變控制系統(tǒng)的結構設計就可以重新構造一個特殊用途的專用運動控制器。

基于計算機標準總線的運動控制器的優(yōu)缺點

今后基于計算機標準總線的運動控制器仍然是市場的主流，但是，基于網(wǎng)絡的嵌入式運動控制器會有較大的發(fā)展?；谟嬎銠C標準總線的通用運動控制器主要是板卡結構，采用的總線大都為ISA、PCI。由于它們的應用依附于通用PC計算機平臺，從工業(yè)控制的角度分析，這種運動控制器的優(yōu)缺點如下。

優(yōu)點：

·硬件組成簡單, 把運動控制器插入PC總線，連接信號線就可組成系統(tǒng)； ·可以使用PC機已經(jīng)具有的豐富軟件進行開發(fā)；

·運動控制軟件的代碼通用性和可移植性較好； ·可以進行開發(fā)工作的工程人員較多，不需要太多培訓工作，就可以進行開發(fā)。

缺點：

·采用板卡結構的運動控制器采用金手指連接，單邊固定，在多數(shù)環(huán)境較差的工業(yè)現(xiàn)場(振動，粉塵，油污嚴重)，不適宜長期工作；

·PC資源浪費，由于PC的捆綁方式銷售，用戶實際上僅使用少部分PC資源，未使用的PC資源不但造成閑置和浪費，還帶來維護上的麻煩；

·整體可靠性難以保證，由于PC的選擇可以是工控機，也可以是商用機。系統(tǒng)集成后，可靠性差 異很大。并不是由運動控制器能保證的；

·難以突出行業(yè)特點, 不同行業(yè)、不同設備其控制面板均有不同的特色和個性。

嵌入式PC的運動控制器能夠克服以上缺點。這種產品會有較好的市場前景。由于SOM(system on module)和SOC(system on chip)技術的快速發(fā)展，嵌入式PC運動控制器獲得了良好的發(fā)展。嵌入式運動控制器產品可以很方便地將在PC上開發(fā)的應用系統(tǒng)，不加任何改動就可以很方便地移植過來。作為用戶來講，他們僅僅開發(fā)跟其具體項目有關、相對獨立的人機界面就可以了。由于嵌入式PC的運動控制平臺具有標準PC的接口功能，用戶不需要再購買工業(yè)PC就能很方便的組成他們自己的系統(tǒng)。這種嵌入式運動控制器既提高了整個系統(tǒng)的可靠性，有時系統(tǒng)更加簡潔和高度集成化。

隨著工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡總線技術的發(fā)展，基于網(wǎng)絡的運動控制器獲得了極大的發(fā)展，并已經(jīng)開始應用于多軸同步控制中。越來越多的傳統(tǒng)的以機械軸同步的系統(tǒng)開始采用網(wǎng)絡運動控制器控制的電機軸控制，這樣可以減少系統(tǒng)地維護和增加系統(tǒng)的柔性。

由于我國的特殊市場需求，一些其它的專用運動控制系統(tǒng)也會越來越多。例如圖象伺服控制的專用運動控制器，力伺服的專用運動控制器等。根據(jù)用戶的應用要求進行客制化的重構，設計出個性化的運動控制器將成為市場應用的一大方向。

一個典型的運動控制系統(tǒng)主要由運動部件、傳動機構、執(zhí)行機構、驅動器和運動控制器構成，整個系統(tǒng)的運動指令有運動控制器給出，因此運動控制器是整個運動控制系統(tǒng)的靈魂。用戶必需使用通用運動控制器提供的標準功能進行二次開發(fā)，根據(jù)自己的應用系統(tǒng)的工藝條件，應用運動控制器的相關功能，開發(fā)出集成了自己的工藝特點和行業(yè)經(jīng)驗的應用系統(tǒng)。同時，用戶還需要了解構成運動控制系統(tǒng)的其他部件，必須保證機械系統(tǒng)的完備，才能集成出高質量的運動控制系統(tǒng)。從我國的經(jīng)濟發(fā)展的情況來看，通用運動控制器的應用和市場僅僅是剛剛啟動。與美國和歐洲發(fā)達國家相比，我國在運動控制器技術開發(fā)上政府的投入很少，在該領域沒有形成統(tǒng)一的產品標準。高等院校的教育還沒有跟上，沒有培養(yǎng)出一大批能夠開發(fā)和應用運動控制器的人才。在市場推廣過程中碰到的最大困難就是國內的系統(tǒng)集成商和設備制造商缺乏應用工程師。使得運動控制器的應用工作受阻，售后技術支持難度加大。因此，快

速培養(yǎng)一大批運動控制器的開發(fā)應用人才是加快新的技術革命和新的產業(yè)革命的關鍵。

第三篇：什么是電子信息科學

什么是電子信息科學本專業(yè)學生主要學習電子信息科學與技術的基本理論和技術，受到科學實驗與科學思維的訓練，具有本學科及跨學科的應用研究與技術開發(fā)的基本能力。畢業(yè)生應獲得以下幾方面的知識和能力：1.掌握數(shù)學、物理等方面的基本理論和基本知識；2.掌握電子信息科學與技術、計算機科學與技術等方面的基本理論、基本知識和基本技能與方法；3.了解相近專業(yè)的一般原理和知識；4.熟悉國家電子信息產業(yè)政策及國內外有關知識產權的法律法規(guī)；5.了解電子信息科學與技術的理論前沿、應用前景和最新發(fā)展動態(tài)，以及電子信息產業(yè)發(fā)展狀況；6.掌握資料查詢、文獻檢索及運用現(xiàn)代信息技術獲取相關信息的基本方法；具有一定的技術設計，歸納、整理、分析實驗結果，撰寫論文，參與學術交流的能力。

主要課程：電路分析原理、電磁理論，天線原理，電子線路、數(shù)字電路、算法與數(shù)據(jù)結構、計算機基礎等主要實踐性教學環(huán)節(jié)：包括生產實習、畢業(yè)論文等，一般安排10周-20周。主要專業(yè)實驗：物理實驗、電子線路實驗、數(shù)字電路實驗、微波，電磁波實驗等。

第四篇：電子銀行_什么是電子銀行

保兌_什么叫保兌

作者：金投網(wǎng)

保兌，是指開證行以外的銀行保證對信用證承擔付款責任。

什么是信用證保兌業(yè)務

指中國銀行接受開證行或受益人的請求，對開證行開出的信用證承擔保證兌付的義務。信用證保兌業(yè)務的內容包括：公開保兌和沉默保兌。公開保兌指根據(jù)開證行的授權或委托，中國銀行在信用證上加具保兌并通知開證行；沉默保兌指在受益人的申請下而無需通知開證行，中國銀行在信用證上加具保兌。

信用證保兌可對您有哪些好處

降低風險——信用證保兌可以使您防范開證行銀行風險以及開證行所在國家國家風險和外匯管制風險；

雙重保證——您在獲得開證行有條件付款承諾之外，還獲得了我們額外的有條件付款承諾，使您擁有雙重付款保證。

回款保障——您向我們提交合乎信用證規(guī)定的單據(jù)后，經(jīng)審核同意，即可獲得無追索權的付款或付款承諾。

在哪些情況下宜選擇信用證保兌

您希望獲得除開證行以外的銀行來確認償付；

盡管開證行資信狀況較好，但您希望在提交單據(jù)后獲得無追索權的資金；

第五篇：第五章系統(tǒng)的穩(wěn)定性 機械工程控制基礎 教案

Chp.5 系統(tǒng)穩(wěn)定性

基本要求

1．了解系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義、系統(tǒng)穩(wěn)定的條件；

2．掌握Routh判據(jù)的必要條件和充要條件，學會應用Routh判據(jù)判定系統(tǒng)是否穩(wěn)定，對于不穩(wěn)定系統(tǒng)，能夠指出系統(tǒng)包含不穩(wěn)定的特征根的個數(shù)；

3．掌握Nyquist 判據(jù)；

4．理解Nyquist 圖和Bode 圖之間的關系； 5．掌握Bode 判據(jù)；

6．理解系統(tǒng)相對穩(wěn)定性的概念，會求相位裕度和幅值裕度，并能夠在Nyquist 圖和Bode 圖上加以表示。

重點與難點 本章重點

1．Routh 判據(jù)、Nyquist 判據(jù)和Bode 判據(jù)的應用；

2．系統(tǒng)相對穩(wěn)定性； 相位裕度和幅值裕度求法及其在Nyquist圖和Bode 圖的表示法。

本章難點

Nyquist 判據(jù)及其應用。

§1 概念

示例：振擺

1、穩(wěn)定性定義：若系統(tǒng)在初始條件影響下，其過渡過程隨時間的推移逐漸衰減并趨于0，則系統(tǒng)穩(wěn)定；反之，系統(tǒng)過渡過程隨時間的推移而發(fā)散，則系統(tǒng)不穩(wěn)定。

（圖5.1.2）

討論：①線性系統(tǒng)穩(wěn)定性只取決于系統(tǒng)內部結構和參數(shù)，是一種自身恢復能力。與輸入量種類、性質無關。

②系統(tǒng)不穩(wěn)定必伴有反饋作用。（圖5.1.3）

若x0(t)收斂，系統(tǒng)穩(wěn)定；若x0(t)發(fā)散，則系統(tǒng)不穩(wěn)定。

將X0(s)反饋到輸入端，若反饋削弱E(s)→穩(wěn)定

若反饋加強E(s)→不穩(wěn)定

③穩(wěn)定性是自由振蕩下的定義。

即xi(t)=0時，僅存在xi(0-)或xi(0+)在xi(t)作用下的強迫運動而系統(tǒng)是否穩(wěn)定不屬于討論范圍。

2、系統(tǒng)穩(wěn)定的條件：

對[anp+an-1p+?a1p+a0]x0(t)=[bmp+bm-1p+?b1p+b0]xi(t)令B(s)= anp+an-1p+?a1p+a0 A(s)= bmp+bm-1p+?b1p+b0 初始條件：B0(s)A0(s)

則B(s)X0(s)-B0(s)= A(s)Xi(s)-B0(s)nn-

1m

m-1nn-1

m

m-1 Xi(s)=0,由初始條件引起的輸出：

L變換-1，即zi為負值。根據(jù)穩(wěn)定性定義，若系統(tǒng)穩(wěn)定須滿足點全部位于[s]復平面的左半部。系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件：系統(tǒng)特征方程全部根的實部必須為負?；颍合到y(tǒng)傳遞函數(shù)的極討論：①特征根中有一個或以上的根的實部為正 →系統(tǒng)不穩(wěn)定；

②臨界穩(wěn)定：特征根中有部分為零或純虛數(shù)，而其它根為負數(shù)。臨界穩(wěn)定系統(tǒng)屬于不穩(wěn)定。

③若本身的固有特性。

⑤穩(wěn)定性判定方法：

a)直接求解出特征方程的根（高階困難）b)確定特征根在[s]平面上的分布：

時域：Routh判據(jù)，胡爾維茨判據(jù)

頻域：Nyquist判據(jù)，Bode判據(jù)，則系統(tǒng)不穩(wěn)定。

④零點對穩(wěn)定性無影響。零點僅反映外界輸入對系統(tǒng)的作用，而穩(wěn)定性是系統(tǒng)§2 勞斯（Routh）判據(jù)

Routh判據(jù)在特征方程系數(shù)和根之間建立一定關系，以判別特征根分布是否具有負實部。

一、必要條件：

特征方程：B(s)= anp+an-1p+?a1p+a0=0

必要條件：B(s)=0的各項系數(shù)ai符號均相同，且不等于0;或 an＞0 an-1＞0 ? a1＞0 a0＞0（證明）

二、充要條件：（Rough穩(wěn)定性判據(jù)）：

1、Rough表：將特征方程系數(shù)排成兩列：

偶：an an-2 an-4 an-6 ? 奇：an-1 an-3 an-5 an-7 ? Rough數(shù)列表：（p.124）

n

n-1 s an an-2 an-4 an-6 ? a0

sn-1 an-1 an-3 an-5 an-7 ? a1 0

sn-2 A1 A2 A3 ? ? 0 sn-3 B1 B2 B3 ? ? 0 ┆ ┆ ┆ ┆ ┆

s0 ? 0 0 0

2、判據(jù)：

Rough列表中第一列各項符號均為正且不等于0

若有負號存在，則發(fā)生負號變化的次數(shù)，就是不穩(wěn)定根的個數(shù)。例1，已知系統(tǒng)特征方程 B(s)=s+8s+17s+16s+5=0 試判定其穩(wěn)定性。

解： a4=1 a3=8 a2=17 a1=16 a0=5

(過程)ai＞0（i=1，2，3，4，5）Rough列表中第一列(1，8，15，13.3,5)均大于0，故系統(tǒng)穩(wěn)定。

例2，已知系統(tǒng)特征方程 B(s)=s-4s+s+6=0 試判定其穩(wěn)定性。

解：有一個負系數(shù)，不滿足穩(wěn)定的必要條件，有幾個不穩(wěn)定的根？

(過程)有二個負實根，實際上s-4s+s+6=（s-2）(s+1)(s-3)

243

2n例3，已知系統(tǒng)

解：B(s)=s5+2s4+14s3+88s2+200s+800=0(過程)符號改變二次，存在兩個不穩(wěn)定的根。

試判定其穩(wěn)定性。

例4，設有系統(tǒng)方框圖如下，已知ζ=0.2，ωn=86.6，試確定k取何值時，系統(tǒng)方能穩(wěn)定。(p.126圖)

(過程)

三、特殊情況：

1、Rough列表中任一行第一項為0，其余各項不為0或部分不為0。

造成該行的下一行各項變?yōu)闊o窮大，無法進行Rough計算。措施：①以任一小正數(shù)ε代替0的那一項，繼續(xù)計算。

例：B(s)=s-3s+2=0（求解）

若用ε代替后，系統(tǒng)Rough列表第一列均為正，→臨界穩(wěn)定（共軛虛根）

②用因式（s+a）乘特征方程兩邊，得新的特征方程，進行Rough計算后判斷（A為任意正數(shù)）。

例：B(s)=s-3s+2=0（求解，取a=3）

2、Rough列表任一行全為0。

原因：系統(tǒng)特征方程的根出現(xiàn)下列一種或多種情況時會發(fā)生。

① 具有相異符號的實數(shù)根（如s=±2）； ② 虛根時（如s=±j5）； ③ 共軛復數(shù)根時（如②對輔助方程取導數(shù)得一新方程；

④ 以新方程的系數(shù)取代全為0的哪一行，繼續(xù)進行Rough計算。

例：B(s)=s+s-3s-s+2=0（求解）例：B(s)=s+s-2s-3s-7s-4s-4=0（求解）

543243

2）

解決：①利用全為0這一行的上一行的各項系數(shù)組成一個多項式方程（輔助方程）；

§3 Nyquist判據(jù)

時域判據(jù)的弱點：工程設計中，組成系統(tǒng)的各種參數(shù)尚未最后確定，時域判據(jù)不能應用；時域判據(jù)僅能判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定，不能說明系統(tǒng)穩(wěn)定或不穩(wěn)定的程度，因而不能提出改善系統(tǒng)性能的具體途徑。Nyquist判據(jù)特點：

① 圖解法：由幾何作圖判定系統(tǒng)穩(wěn)定性；

② 由開環(huán)特性判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性（開環(huán)特性由分析法或實驗法獲得）； ③ 可判斷系統(tǒng)相對穩(wěn)定性；

④ 可指出各環(huán)節(jié)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。

一、預備知識：

1、三種函數(shù)的零、極點關系：（Gk(s)、GB(s)、F(s)）(圖5.3.1)

Gk(s)=G(s)H(s)

F(s)=1+ G(s)H(s)

zi：Gk(s)的零點； pi：Gk(s)的極點。上述各函數(shù)零點和極點的關系：（p.131）

結論：閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定充要條件為GB(s)全部極點具有負實部→F(s)函數(shù)的全部極點均具有負實部，即通過Gk(s)= G(s)H(s)判斷GB(s)的穩(wěn)定性。

2、映射概念：

設函數(shù)F(s)=Re(s)+jIm(s)而s=σ+jω

兩個函數(shù)：F(s)，s 兩個復平面：[F(s)]，[s]

[s]上的每一個點對應[F(s)]上有一個映射的點，稱為像點或映射軌跡。例：已知F(s)= s2，求s=1+j2的像點。

F(s)= s2=（1+j2）2 =-3+ j4 即[s]平面上點（1，j2）在[F(s)]復平面上的像點為[-3，j4](tu 2)

3、映射定理（幅角原理）：

設F(s)為一有理數(shù)，設Ls為[s]平面上的一封閉曲線（看成點的封閉軌跡），LF為[F(s)]平面上的對應曲線，則：

① Ls在[F(s)]平面上的映射軌跡LF，也必然是一條封閉曲線。(tu 2)

② 若Ls包圍了F(s)的zi個零點和pi個極點，則Ls上某動點s沿Ls順時針方向轉一周時，它在[B(s)]上的映射軌跡LB將會順時針方向包圍OB原點N次（N=z-p）。(tu 2)

二、Nyquist判據(jù)：

1、映射定理的推廣：

F(s)=1+ G(s)H(s)為有理數(shù)，滿足映射定理。

在[s]上，當s按順時針方向沿整根虛軸（-j∞→+j∞）及R=∞的半徑組成的封閉曲線Ls（實際上為[s]平面的右半部）轉一周時，若虛軸上無F(s)的極點，則在Ls在[F(s)]平面上的映射軌跡LF也將順時針方向包圍原點OB共N次。(tu 2)

根據(jù)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定充要條件，特征方程F(s)=0的根均為負實數(shù)或實部為負的復數(shù)，即F(s)在[s]平面右半部無零點，→系統(tǒng)穩(wěn)定下的映射為N=-p

復平面下系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件：若[s]虛軸上無F(s)=1+ G(s)H(s)的極點，則當 s沿-j∞→+j∞按順時針方向轉一周時，其在[F(s)]平面上的映射軌跡LF也將順時針方向包圍原點OB共N次，系統(tǒng)才能穩(wěn)定，否則就不穩(wěn)定。

2、N=-p含義的變通：

N=-p的實質就是利用特征函數(shù)F(s)=1+ G(s)H(s)的零、極點分布來判定系統(tǒng)是否穩(wěn)定，實用上不方便，希望判據(jù)建立在開環(huán)基礎上。

含義變通：①在N=-p中的F(s)的極點數(shù)p，理解為開環(huán)G(s)H(s)的極點數(shù)；

②將[F(s)]平面轉換成[G(s)H(s)]平面；

[F(s)]的原點就是[G(s)H(s)]的（-1，j0）點。③令s=jω，則s取值-j∞→+j∞，變成ω取值-∞→+∞。通過上述轉換，將N=-p含義重新引申為：

N：開環(huán)G(s)H(s)軌跡包圍（-1，j0）點的次數(shù)，即開環(huán)軌跡順，逆時針方向包圍（-1，j0）點次數(shù)之代數(shù)和。

P:開環(huán)G(s)H(s)在[s]平面右半部的極點數(shù)。

2、Nyquist判據(jù)：

充要條件：當ω取值-∞→+∞時，其開環(huán)G(jω)H(jω)軌跡必須逆時針包圍（-1，j0）點p次，則系統(tǒng)穩(wěn)定，否則就不穩(wěn)定。

討論：a)Nyquist判據(jù)在[GH]平面上判斷；

過程：[s]上Nyquist軌跡映射到[GH]上的Nyquist軌跡G(jω)H(jω)，根據(jù)G(jω)H(jω)包圍（-1，j0）點的次數(shù)來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

b)應用簡單：一般開環(huán)系統(tǒng)為最小相位系統(tǒng)，p=0，故只需看開環(huán)Nyquist圖是否包圍（-1，j0）點，不包圍則穩(wěn)定。若開環(huán)系統(tǒng)為非最小相位系統(tǒng)，p≠0（開環(huán)不穩(wěn)定），則看Nyquist圖是否逆時針包圍（-1，j0）點p圈。

c)開、閉環(huán)穩(wěn)定性關系：

開環(huán)不穩(wěn)定，閉環(huán)可能穩(wěn)定

開環(huán)穩(wěn)定，閉環(huán)可能不穩(wěn)定

d)繪制開環(huán)ω=0→+∞的Nyquist圖即可判斷。

原因：開環(huán)Nyquist圖對實軸對稱。

三、對虛軸存在極點的處理：

Nyquist判據(jù)中規(guī)定開環(huán)Gk(s)中不能含有s=0和s=±jk（k為實數(shù)）的極點，否則，這些極點處的幅角是個不確定值，因而，這些點的映射軌跡也不確定。但工程上大多數(shù)Gk(s)會含有s=0或s=±jk的極點，此時，Nyquist判據(jù)仍可使用，但需對Ls曲線修正。

四、應用舉例：

1、開環(huán)穩(wěn)定，判斷閉環(huán)穩(wěn)定性：

Gk(s)在[s]右半部無極點，p=0，則ω=0→+∞時Gk(jω)不包圍（-1，j0）點，即N=0，則系統(tǒng)穩(wěn)定，否則就不穩(wěn)定。

例1，0型系統(tǒng)

例2，0型系統(tǒng)

例3，Ⅰ型系統(tǒng)

例4，Ⅰ型系統(tǒng)

例5，Ⅱ型系統(tǒng)

2、開環(huán)不穩(wěn)定，判斷閉環(huán)穩(wěn)定性：

對p≠0，若需閉環(huán)穩(wěn)定，則N=-p，即在ω取值-∞→+∞時，Gk(jω)逆時針包圍（-1，j0）點p次。

例：高階系統(tǒng)

四、典型環(huán)節(jié)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響：

1、比例環(huán)節(jié)G(s)=k

若∠Gk(jω)＞-180, 則k無論如何變化，系統(tǒng)總是穩(wěn)定的；

∠Gk(jω)＜-180, 則k↑ →∣Gk(jω)∣隨之增大，可能包圍（-1，j0）點。

2、慣性環(huán)節(jié)

o

o

o 高頻時（ω→∞），G(jω)→-90,增加了開環(huán)幅角∠Gk(jω)的滯后，對系統(tǒng)穩(wěn)定不利，慣性環(huán)節(jié)越多，系統(tǒng)越難穩(wěn)定。

3、導前環(huán)節(jié)G(s)=Ts+1 高頻時（ω→∞），G(jω)→+90,減少了開環(huán)幅角∠Gk(jω)的滯后，對系統(tǒng)穩(wěn)定有利。

若系統(tǒng)需較多慣性環(huán)節(jié)時，用導前環(huán)節(jié)保持其穩(wěn)定性。

4、積分環(huán)節(jié)

o

o

高低頻均產生90滯后幅角，對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響大。積分環(huán)節(jié)越多，系統(tǒng)越不容易穩(wěn)定。措施：增加導前環(huán)節(jié)，增加內部負反饋或降低系統(tǒng)“型”號。

5、延時環(huán)節(jié)G(s)=e

-τs

不改變原系統(tǒng)的副頻特性，僅使系統(tǒng)的相頻特性變化。

§4 系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性

絕對穩(wěn)定性判斷出系統(tǒng)屬于穩(wěn)定、不穩(wěn)定或臨界穩(wěn)定，還不能滿足設計要求，應進一步知道穩(wěn)定或不穩(wěn)定的程度，即穩(wěn)定或不穩(wěn)定離臨界穩(wěn)定尚有多遠，才能正確評價系統(tǒng)穩(wěn)定性能的優(yōu)劣，此即相對穩(wěn)定性。

一、系統(tǒng)相對穩(wěn)定性的兩個指標：

1、兩種坐標對應關系：

Gk(jω)可用極坐標（Nyquist圖）和對數(shù)坐標（Bode圖）表示，二者有對應關系： a)極：單位圓←→對：零分貝線（幅頻特性）

相當于：∣GH∣=1←→20lg∣GH∣=0dB

b)極：負實軸←→對：-180水平線（相頻特性）

原因：負實軸上的每一點的幅角都等于-180

c)極：開環(huán)軌跡與單位圓的交點c←→對：幅頻特性曲線與零分貝線的交點。

交點c處的頻率ωc稱為剪切頻率、幅值穿越頻率、幅值交界頻率。

d)極：開環(huán)軌跡與負實軸的交點g←→對：相頻特性曲線與-180水平線的交點。

交點g處的頻率ωg稱為相位穿越頻率、相位交界頻率。

2、幅值和相位裕量：

幅值和相位裕量是衡量系統(tǒng)離臨界穩(wěn)定有多遠的兩個指標。(1)幅值裕量Kg：

定義：在相位交界頻率ωg處∣Gk(jω)∣的倒數(shù)。

o

o

o

在對數(shù)坐標上，討論：

a)若∣G(jωg)H(jωg)∣＜1,Kg＞1,即Kg(dB)＞0

→系統(tǒng)具有正幅值裕量。

若∣G(jωg)H(jωg)∣＞1,Kg＜1,即Kg(dB)＜0

→系統(tǒng)具有負幅值裕量。

b)對最小相位系統(tǒng)p=0，正幅值裕量對應的開環(huán)軌跡不包圍（-1，j0），閉環(huán)穩(wěn)定，負幅值裕量對應的開環(huán)軌跡包圍（-1，j0），閉環(huán)不穩(wěn)定。

c)Kg實際上是系統(tǒng)由穩(wěn)定（或不穩(wěn)定）到達臨界穩(wěn)定點時，其開環(huán)傳遞函數(shù)在ωg處的幅值∣G(jωg)H(jωg)∣需擴大或縮小的倍數(shù)。

d)一階、二階系統(tǒng)幅值裕量為無窮大。

原因：其開環(huán)軌跡與[GH]平面的負實軸交于原點，1/Kg=0(2)相位裕量γ：

定義：在ωc處，使系統(tǒng)達到臨界穩(wěn)定所需附加的幅角滯后量（或超前量）。

γ=∠G(jωc)H(jωc)-（-180）=180+υ(ωc)

若γ＞0 稱正相位裕量（正穩(wěn)定性儲備）

γ必在Bode相位圖橫軸（-180線）以上，在Nyquist圖負實軸以下（第三象限）；

若γ＜0 稱負相位裕量（負穩(wěn)定性儲備）

γ必在Bode相位圖橫軸（-180線）以下，在Nyquist圖負實軸以上（第二象限）。（3）幾點說明：

a)Kg、γ作為設計指標，對最小相位系統(tǒng)，只有Kg、γ都為正時，閉環(huán)系統(tǒng)才穩(wěn)定；Kg、γ都為負時，閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。

b)為確定系統(tǒng)相對穩(wěn)定性，必須同時考慮Kg和γ。

c)為使系統(tǒng)滿意工作，一般：

Kg(dB)＞6 dB γ=30～60 →∠G(jωc)H(jωc)=-150～-120

二、對數(shù)判據(jù)（Bode判據(jù)）：

在Bode圖上判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。

1、對最小相位系統(tǒng)p=0

在Bode圖上，若ωc＜ωg（ωc在ωg左方）→閉環(huán)穩(wěn)定；

ωc＞ωg（ωc在ωg右方）→閉環(huán)不穩(wěn)定；

ωc=ωg →臨界穩(wěn)定。

2、對一般系統(tǒng)p≠0:用“穿越”概念判斷。(tu 2)a)“穿越”的兩個要素：

幅值大于1：即幅頻特性上的與橫軸相交的左側段；

幅角-180：即相頻特性上的-180水平線。b)正負穿越：

正穿越：在0~ωc范圍內，相頻曲線自下而上穿過-180水平線。（幅角滯后減少）負穿越：在0~ωc范圍內，相頻曲線自上而下穿過-180水平線。（幅角滯后增加）c)判據(jù)：在Bode圖上，在0~ωc范圍內（即開環(huán)對數(shù)幅頻特性不為負值的范圍內）正穿越和負穿越-180水平線的次數(shù)之差為p/2，則系統(tǒng)穩(wěn)定。d)討論：正半次穿越和負半次穿越；

存在多個ωc(tu 2)

三、應用舉例：

例1，已知系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)坐標圖如下，試判斷穩(wěn)定性。o

ooo

oo o

o

o

ooo

o例

2、設求k=10,k=100的Kg和γ

例

3、已知二階系統(tǒng)

求相位裕量γ與阻尼比ζ的關系。